超高性能混凝土叠合梁弯曲性能研究

摘要

活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)是一种具有高强度、高韧性、高耐久性的超高性能混凝土材料，能有效地克服目前普通混凝土结构中存在的问题。但由于RPC的基本配制和普通混凝土不同，造成了它对各组分及生产过程的要求较高，硅粉的掺入、高效减水剂和钢纤维的使用以及较高的成型和养护条件，都提高了RPC的生产成本，故本文提出采用普通混凝土和RPC的组合构件，即在受拉区使用活性粉末混凝土，在受压区二次浇注普通混凝土，从而充分利用两种材料的材料特性。
　　本文主要对组合构件的弯曲受力性能进行研究，对组合构件在弯矩作用下的受力和变形性能进行理论分析，得到二者共同工作以及最后破坏的全过程，根据组合构件的应力分布分析其抗裂性，推导组合构件在弯矩作用下的开裂弯矩和正截面承载力，为组合构件应用于工程实践提供相关的数据以供设计施工参考。
　　由于普通混凝土的受压本构关系和RPC的受拉本构关系均采用非线性本构关系，故本文采用ABAQUS软件对组合构件进行建模分析，通过对模型计算分析得到构件的正截面抗弯承载力、刚度和挠度等数据，并与普通钢筋混凝土梁的建模计算结果进行对比。
　　由于二次浇注的普通混凝土和RPC之间会产生较大的收缩徐变差，本文通过模拟普通混凝土的收缩和前期徐变，利用力学原理和变形协调推导出普通混凝土的拉应力以及活性粉末混凝土RPC中的拉压应力公式。
　　对于组合构件，由于普通混凝土与RPC的结合面是受力的薄弱环节，研究提高结合面的抗剪强度，确保结合面能有效传力的方法，并推导计算界面剪应力，分析二者连接界面是否会产生滑移，以解决普通混凝土和RPC共同工作问题。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 RPC的研究现状和发展前景

1．2．1 概述

1．2．2 RPC的研究现状

1．2．3 RPC的应用前景

1．3 组合结构的研究现状

1．4 本文主要研究内容

2 普通混凝土和RPC组合构件的弯曲性能分析

2．1 概述

2．2 材料的本构关系

2．2．1 普通混凝土的本构关系

2．2．2 RPC的本构关系

2．2．3 钢筋的本构关系

2．3 正截面抗弯承载力分析

2．3．1 基本假定

2．3．2 抗弯承载力分析

2．4 开裂弯矩的推导

2．4．1 开裂前截面内力分析

2．4．2 开裂弯矩

2．5 刚度和挠度的计算

3 模型的建立与分析

3．1 概述

3．2 ABAQUS模型的组成

3．3 模型的选择

3．4 材料特性

3．5 有限元模型的分析

3．5．1 模型的建立

3．5．2 模型材料参数分析

3．5．3 计算结果及全过程分析

3．5．4 与钢筋混凝土梁的对比分析

3．6 损伤因子对结果的影响分析

3．6．1 概述

3．6．2 比例系数取值对结果的影响分析

3．6．3 二者曲线的对比分析

3．6．4 总结

4 收缩徐变差的影响以及界面剪应力

4．1 普通混凝土和RPC的收缩徐变差对组合构件的影响

4．1．1 收缩的影响

4．1．2 徐变的影响

4．2 普通混凝土自约束拉应力以及RPC中拉压应力的推导

4．3 界面剪应力分析

4．3．1 组合构件界面的破坏和粘结机理

4．3．2 组合构件界面剪应力计算

5 结论与展望

5．1 论文主要研究成果

5．2 组合构件有待进一步研究的问题以及应用展望

参考文献

作者简介

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